具有经过加工的应力分布的经涂覆的基于玻璃的制品的制作方法
相关申请的交叉参考
本申请根据35u.s.c.§119，要求2017年01月31日提交的美国临时申请系列第62/452,583号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
本公开的实施方式一般地涉及具有经过加工的应力分布的经涂覆的基于玻璃的制品及其制造方法。
背景技术：
基于强化玻璃的制品被广泛地用于电子器件，作为便携式或移动电子通讯和娱乐装置(例如，手机、智能手机、平板、视频播放器、信息终端(it)装置、笔记本电脑、可穿戴物(例如，手表)和导航系统等)的盖板或窗口，以及用于其他应用，例如，建筑(例如，窗户、淋浴板、台面等)，运输(例如，车辆、火车、飞行器、航海器等)，电器，或者可受益于优异的抗破裂性但是还是薄且轻量化制品的任何应用。
在基于强化玻璃的制品(例如，化学强化玻璃制品)中，压缩应力通常在玻璃表面处最高或者处于峰值，并且随着远离表面从峰值开始下降，以及在玻璃制品中的应力变成拉伸之前，在玻璃制品的某个内部位置是零应力。中性应力的点被称作压缩深度(doc)。可以采用改变离子交换工艺来解决对于基于强化玻璃的制品中的初始瑕疵数量的敏感性的问题，从而改变玻璃的应力分布以降低对于初始瑕疵数量的敏感性。虽然出于这个目的可以采用改变离子交换工艺，但是会希望开发其他方法来提供具有改进的可靠性，同时没有显著影响基于强化玻璃的材料的平均强度的基于强化玻璃的材料。已经采用了基于玻璃的制品的表面上的硬且脆性涂层来为基于玻璃的制品提供耐划痕性，但是对于具有陡峭应力分布的基于强化玻璃的制品，硬涂层会倾向于劣化基于强化玻璃的制品的挠性强度性能。
技术实现要素：
本公开的第一个方面属于经涂覆的基于玻璃的制品，其包括：基于玻璃的基材，所述基于玻璃的基材具有基材杨氏模量值，以及第一表面和与第一表面相对的第二表面，它们限定了基材厚度(t)的范围是0.1毫米至3毫米；基于玻璃的基材的第一表面和第二表面中的至少一个上的涂层，所述涂层具有等于或大于基于杨氏模量值的涂层杨氏模量值且范围是80纳米至10微米的涂层厚度(tc)；以及基于玻璃的基材具有压缩区域，所述压缩区域在基于玻璃的制品的表面处具有750mpa至1200mpa的压缩应力cs，该cs延伸通过压缩区域并在压缩深度(doc)降低到零，压缩区域具有应力分布，所述应力分布包括第一部分和第二部分，所述第一部分从第一表面延伸最多达到第一深度，所述第二部分从所述第一深度延伸到doc，所述第一部分中的点包括斜率小于-15mpa/微米且大于-60mpa/微米的正切，以及所述第二部分中的点包括斜率小于或等于-1mpa/微米且大于-12mpa/微米的正切。当厚度(t)小于300微米时，所述第一深度最多是0.1t，例如，约0.1t、约0.09t、约0.08t、约0.07t、约0.06t或者约0.05t。当厚度(t)是300微米或更大时，所述第一深度是约10微米至约30微米，例如：约10微米、约12微米、约14微米、约15微米、约16微米、约18微米、约20微米、约22微米、约24微米约25微米、约26微米、约28微米或约30微米，或者约12微米至约30微米，或者约14微米至约30微米，或者约16微米至约30微米，或者约18微米至约30微米，或者约20微米至约30微米，或者约25微米至约30微米，或者约12至约28微米，或者约14至约26微米，或者约16至约24微米，或者约18至约22微米。本文所揭示的基材的杨氏模量值是通过astme2001-13所述的题为“standardguideforresonantultrasoundspectroscopyfordefectdetectioninbothmetallicandnon-metallicparts(用于金属和非金属部件中的缺陷检测的谐振超声波谱的标准指南)”的一般类型的共振超声谱技术测量，而本文所揭示的涂层的杨氏模量值是通过已知的纳米压痕方法测量。
为了测量薄膜元件(涂层)的杨氏模量，使用代理层。代理层由与用于产生涂层的相同材料制造并且以相同工艺沉积，但是是在基于
本公开的另一个方面属于经涂覆的基于玻璃的制品，其包括：基于玻璃的基材，所述基于玻璃的基材具有基材杨氏模量值，以及第一表面和与第一表面相对的第二表面，它们限定了基材厚度(t)的范围是0.1毫米至3毫米；基于玻璃的基材的第一表面和第二表面中的至少一个上的涂层，所述涂层具有等于或大于基于杨氏模量值的涂层杨氏模量值且范围是80纳米至10微米的涂层厚度(tc)；以及基于玻璃的基材具有压缩区域，所述压缩区域在基于玻璃的制品的第一表面处具有750mpa或更大的压缩应力cs，该cs延伸通过压缩区域并在压缩深度(doc)降低到零，压缩区域具有应力分布，所述应力分布包括第一部分和第二部分，所述第一部分从第一表面延伸最多达到第一深度，所述第二部分从所述第一深度延伸到doc，使得在距离第一表面10微米深度处的cs是第一表面处的cs的30％至50％，以及所述第一部分的应力分布的点包括第一部分正切，和所述第二部分的应力分布的点包括第二部分正切，其中，第一部分正切的斜率与第二部分正切的斜率之比是1.25至60。当厚度(t)小于300微米时，所述第一深度最多是0.1t，例如，约0.1t、约0.09t、约0.08t、约0.07t、约0.06t或者约0.05t。当厚度(t)是300微米或更大时，所述第一深度是约10微米至约30微米，例如：约10微米、约12微米、约14微米、约15微米、约16微米、约18微米、约20微米、约22微米、约24微米约25微米、约26微米、约28微米或约30微米，或者约12微米至约30微米，或者约14微米至约30微米，或者约16微米至约30微米，或者约18微米至约30微米，或者约20微米至约30微米，或者约25微米至约30微米，或者约12至约28微米，或者约14至约26微米，或者约16至约24微米，或者约18至约22微米。
本文所述的基于玻璃的制品可以选自建筑玻璃基材、车辆玻璃窗、车辆内部玻璃基材、电器玻璃基材、手持式装置玻璃基材、可穿戴装置玻璃基材(例如，用于手表、智能手表、整合到衣物或者其他可穿戴制品中的显示器)和挠性显示器基材。
附图说明
被纳入此说明书并构成说明书的一部分的附图说明了下述的数个实施方式。
图1显示根据一些实施方式，具有含多个裂纹的表面的基于玻璃的基材；
图2显示根据一些实施方式，在一侧上具有涂层的基于玻璃的基材；
图3显示包含涂层的基于玻璃的基材的应力分布；
图4a显示基于玻璃的基材的应力分布；
图4b显示基于图4a中的分布1和分布2的模型应力分布；
图5显示对于图4a和4b所示的应力分布，基于模型数据的临界应变％与瑕疵尺寸的关系图；
图6显示两种应力分布的失效应变(单位，％)；
图7显示相比于标准离子交换化学强化玻璃基材的模型应力分布；
图8显示具有如图7所示的应力分布的玻璃的临界应变与玻璃瑕疵长度关系；
图9显示最大稳定裂纹尺寸与涂层厚度和涂层弹性(杨氏)模量的函数关系图；以及
图10显示用于测量基材强度的环上环测试设备。
图11a显示结合了任意本文所揭示的基于强化玻璃的制品的示例性电子器件的平面图。
图11b是图11a的示例性电子器件的透视图。
具体实施方式
在描述数个示例性实施方式之前，要理解的是，本公开不限于本文所述的构造或工艺步骤的细节。本文提供的本公开内容能够以各种方式实践或进行其他实施方式。
本说明书全文中提到的“一个实施方式”、“某些实施方式”、“各种实施方式”、“一个或多个实施方式”、“一些实施方式”或者“一种实施方式”表示结合实施方式描述的具体特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施方式中，并且可以以任意组合的方式被包括在本公开的任意其他实施方式中。因此，在本说明书全文各种地方出现的短语例如“在一个或多个实施方式中”、“在某些实施方式中”、“在各种实施方式中”、“在一个实施方式中”、“在一些实施方式中”或者“在一种实施方式中”不一定涉及同一个实施方式。
本文所用的方向术语，例如上、下、左、右、前、后、顶、底，仅仅是参照绘制的附图而言，并不用来表示绝对的取向。
如本文所用，术语“该”、“一个”或“一种”表示“至少一个(一种)”，并且不应限制为“仅一个”，除非另有明确相反说明。因此，例如，提到的“一种组件”包括具有两种或更多种这类组件的实施方式，除非文本中有另外的明确表示。
本公开的一个或多个实施方式提供了基于玻璃的制品，所述基于玻璃的制品包括基于玻璃的基材，其具有经过加工的应力分布和基于玻璃的基材上的涂层。在说明书全文中，当制品或基材描述为具有应力或应力分布时，术语“基于玻璃的”基材或制品应理解为“基于强化”玻璃的基材或制品。在一个或多个实施方式中，涂层包括施涂到基于玻璃的基材的一侧或两侧上的材料，所述材料的杨氏模量等于或高于基于玻璃的基材。根据一个或多个实施方式，涂层没有残留应力或者具有压缩残留应力。在一个或多个实施方式中，涂层具有拉伸应力。对于涂层没有残留应力的情况，应力分布类似于这样的应力分布，其是通过使得离子交换曲线偏移进入基于玻璃的制品中某一距离获得的，基于玻璃的制品的外区域没有压缩应力。根据建模和初步实验数据，相比于没有原始的基于化学强化玻璃的基材，这种构造对于初始玻璃瑕疵会是较不敏感的同时具有相同的平均强度。涂层可以包括多层涂层。基于玻璃的基材可以是平坦的，或者它们可以是以一个或多个方向(例如，x、y和/或z平面)弯曲，以提供三维基材。基于玻璃的基材可以是冷成形的。在一个或多个实施方式中，基材可以是以至少一个方向(例如，x、y和/或z平面)弯曲。在一个或多个实施方式中，基于玻璃的基材可以具有2.5维度，例如，具有斜角边缘。基于玻璃的基材的应力分布可以是对称的(在玻璃基材的相对侧上是相同的)或者可以是不对称的(玻璃基材的一侧上的应力分布不同于基材的相对侧上的应力分布)。
根据一个或多个实施方式，提供了基于玻璃的制品。在一个或多个实施方式中，基于玻璃的制品包含涂层，以保护基于玻璃的制品免受破坏(例如，锋利接触诱发的破碎和表面划痕)。在一个或多个实施方式中，可以出于其他功能施涂涂层，例如用于电容触摸传感器或者其他光学质量。高刚性涂层(即，具有较高杨氏模量的涂层)倾向于是脆的，导致需要基于玻璃的制品具有减轻与高刚性脆性涂层相关的强度下降的应力分布。在一个或多个实施方式中，提供的基于玻璃的制品包含经过设计的应力分布，其提供了对于由于深破坏导致的失效的抗性。具有高刚性脆性涂层的基于玻璃的制品的(采用诸如环上环测试测得的)挠曲强度与如下因素相关：最大表面应力；以及涂层/玻璃界面与距离基材表面10微米至30微米的深度之间的应力分布的形状(当制品厚度是300微米或更大时)，以及涂层/玻璃界面与最高至约0.1t的深度之间的应力分布的形状(当制品小于300微米厚时)，这取决于感兴趣的分布形状。根据一个或多个实施方式，经涂覆的基于玻璃的制品所具有的应力分布展现出改进的经涂覆的基于玻璃的制品的挠性强度和/或对于复合产品深破坏引入的抗性。
在一些实施方式中，可以通过改变离子交换工艺实现所提出的应力分布，例如两种或更多种离子交换工艺或者两个或更多种不同强化机制的组合(例如，由于cte失配的层叠强化，离子交换(化学回火)或者热回火)。基于玻璃的制品的实施方式通常是0.1mm至2mm厚，而脆性涂层通常是10纳米至10微米厚。根据一个或多个实施方式，可以对经涂覆的基于玻璃的制品应力分布进行调节，以改善挠曲强度、深破坏抗性，或者两者。在一些实施方式中，为了实现良好光滑表面跌落性能，在玻璃表面处具有高压缩应力(cs)和在从距离表面的第一深度内的应力分布具有低斜率是有利的。在一些实施方式中，为了实现良好粗糙表面跌落性能，具有深的doc是有利的。为了同时实现玻璃表面处的高cs和深doc，使得应力分布具有两个部分是有利的，第一部分从玻璃表面深度到第一深度，以及第二部分从第一深度延伸到doc。为了同时实现良好光滑表面跌落和良好粗糙表面跌落，应力分布的第一部分具有低斜率而应力分布的第二部分具有甚至更低的斜率(从而实现深doc，因此，第二部分中的应力分布的斜率低于第一部分)，这是有利的。当基于玻璃的基材厚度(t)小于300微米时，所述第一深度是最多为0.1t，例如：约0.1t、约0.09t、约0.08t、约0.07t、约0.06t或约0.05t，而当基于玻璃的基材厚度是300微米或更大时，所述第一深度是约10微米至约30微米，例如：约10微米、约12微米、约14微米、约15微米、约16微米、约18微米、约20微米、约22微米、约24微米、约25微米、约26微米、约28微米或约30微米，或者约12微米至约30微米，或者约14微米至约30微米，或者约16微米至约30微米，或者约18微米至约30微米，或者约20微米至约30微米，或者约25微米至约30微米，或者约12至约28微米，或者约14至约26微米，或者约16至约24微米，或者约18至约22微米。在某些实施方式中，因为光滑表面跌落失效受到挠曲强度的控制，所以对于涂层瑕疵传播的抗性的改善还会改善光滑表面跌落性能。相比于基于标准离子交换玻璃的制品或者具有相同涂层的深doc的基于玻璃的制品，预期具有经过加工的应力分布和脆性功能涂层的经涂覆的基于玻璃的制品展现出更好的性能。
图1显示示例性基于强化玻璃的基材10，其具有cs区域60、ct区域80(处于拉伸应力或张力的区域)和多个裂纹。从基于玻璃的基材10的外表面55延伸到doc的压缩应力区域60处于压缩应力(cs)。显示了在示例性的基于强化玻璃的基材10的压缩应力区域60中的裂纹50(其没有延伸进入玻璃的中心张力区域80)，以及显示了渗透进入玻璃的中心张力区域80的裂纹90。虽然在玻璃的近表面区域中结合cs可以抑制裂纹传播和基于玻璃的基材的失效，但是如果破损延伸超过doc，和如果ct的大小足够高，则瑕疵会随时间传播直到其到达材料临界应力强度水平(断裂韧度)并会最终使得玻璃破裂。
现参见图2，根据本公开的一些实施方式，经涂覆的基于玻璃的制品100，例如基于玻璃的制品包括基于玻璃的基材110，其具有第一表面115，所述第一表面115在其上具有第一涂层120，限定了第一涂层120与基于玻璃的基材110之间的第一界面125，以及与第一表面115相对的第二表面135，所述第一涂层120具有从第一涂层表面130延伸到第一表面115的第一涂层厚度(tc)，以及基于玻璃的基材110具有从第一表面115延伸到第二表面135的基材厚度(t)。基于玻璃的基材110具有杨氏模量值，并且具有0.1毫米至3毫米的厚度。可以是位于基材110的第一表面115或第二表面135上的第一涂层120具有80纳米至10微米的涂层厚度(tc)。基于玻璃的基材110具有从第一表面115延伸到142处的doc的压缩应力区域140。压缩应力区域140在基于玻璃的基材的表面115处具有750mpa至1200mpa的压缩应力cs，以及cs贯穿压缩应力区域140下降，在doc处下降到零。压缩区域具有应力分布，所述应力分布包括第一部分和第二部分，所述第一部分从第一表面延伸最多达到第一深度，所述第二部分从所述第一深度延伸到doc，所述第一部分中的点包括斜率小于-15mpa/微米且大于-60mpa/微米的正切，以及所述第二部分中的点包括斜率小于或等于-1mpa/微米且大于-12mpa/微米的正切。当厚度(t)小于300微米时，所述第一深度最多是0.1t，例如，约0.1t、约0.09t、约0.08t、约0.07t、约0.06t或者约0.05t。当厚度是300微米或更大时，所述第一深度是约10微米至约30微米，例如：约10微米、约12微米、约14微米、约15微米、约16微米、约18微米、约20微米、约22微米、约24微米、约25微米、约26微米、约28微米或约30微米，或者约12微米至约30微米，或者约14微米至约30微米，或者约16微米至约30微米，或者约18微米至约30微米，或者约20微米至约30微米，或者约25微米至约30微米，或者约12至约28微米，或者约14至约26微米，或者约16至约24微米，或者约18至约22微米。
图3显示用于形成根据一些实施方式的经涂覆的基于玻璃的制品的基于玻璃的基材的应力分布。如本领域所理解的那样，可以将基于玻璃的制品(例如，玻璃制品)制造成在玻璃制品的表面处具有压缩应力。图3显示应力(y轴)与基于玻璃的制品距离表面的深度的关系图。在应力分布与y轴相交的点a(即，基于玻璃的基材的表面处)，基于玻璃的制品的压缩应力处于最大值，并且是750mpa至1200mpa。cs区域延伸到玻璃的厚度中的doc，在那里应力是中性的，即，既不是压缩也不是拉伸，即点c。在表面(点a)与doc(点c)之间，应力分布延伸穿过各个压缩区域。在图1上的点a与b之间，应力分布具有第一部分，其包括斜率是-60mpa/微米至-15mpa/微米的正切。在一些实施方式中，点b是在距离基于玻璃的基材表面最多约30微米的深度d处(如图3所示)，例如，最多约25微米，或者最多约20微米，或者最多约15微米，或者最多约10微米，或者最多约5微米。当厚度(t)小于300微米时，深度d最多是0.1t，例如，约0.1t、约0.09t、约0.08t、约0.07t、约0.06t或者约0.05t。当厚度是300微米或更大时，深度d是约10微米至约30微米，例如：约10微米、约12微米、约14微米、约15微米、约16微米、约18微米、约20微米、约22微米、约24微米、约25微米、约26微米、约28微米或约30微米，或者约12微米至约30微米，或者约14微米至约30微米，或者约16微米至约30微米，或者约18微米至约30微米，或者约20微米至约30微米，或者约25微米至约30微米，或者约12至约28微米，或者约14至约26微米，或者约16至约24微米，或者约18至约22微米。图3所示的应力分布包括显示在点b与c之间的第二部分，其中的点包括斜率是-12mpa/微米至-1mpa/微米的正切。(点b与c)之间的第二部分从深度d延伸最多到doc(其可以是约0.25t、0.2t或者约0.15t或者约0.1t)。如图3所示，在点c，应力分布从压缩应力过渡到拉伸应力。如图3所示的示例性应力分布可以包括除了所示那些之外的区域，并且仅显示了基于玻璃的基材的一半应力分布。在一个或多个实施方式中，基于玻璃的基材的应力分布通常包括作为第一侧的镜像的第二侧。但是，根据一些实施方式，基于玻璃的基材可以包括这样的应力分布，其仅在基于玻璃的基材的单侧上包括压缩应力分布。在一些实施方式中，应力分布在基于玻璃的基材或者基于玻璃的制品的两侧上不需要是相同的，即当对基材和/或制品的两侧进行对比时，应力分布可以是不对称的，从而在基材和/或制品的每侧上存在不同的应力分布。在一些实施方式中，在点a与b之间的分布的第一段受到涂层性质的控制，即涂层杨氏模量和涂层厚度。
在第2个实施方式中，基材厚度(t)是0.2毫米至2毫米。在第3个实施方式中，基材厚度(t)是0.3毫米至1毫米。在第4个实施方式，第1至第3个实施方式可以具有1微米至10微米的涂层厚度(tc)。
在第5个实施方式中，第1至第4个实施方式的压缩区域在表面处具有800mpa至最高至1150mpa的压缩应力cs。在第6个实施方式中，第1至第5个实施方式的第一部分中的点包括斜率小于-15mpa/微米且大于-45mpa/微米的正切。在第7个实施方式中，第1至第6个实施方式的第二部分中的点包括斜率小于或等于-3mpa/微米且大于-8mpa/微米的正切。在第8个实施方式中，第1至第7个实施方式的基材杨氏模量值是60gpa至120gpa，以及涂层杨氏模量值是70gpa至400gpa。在第9个实施方式中，第1至第8个实施方式的涂层杨氏模量值是100gpa至300gpa。在第10个实施方式中，第1至第9个实施方式的涂层是选自下组的耐划痕涂层：al2o3、mn、aloxny、si3n4、sioxny、siualvoxny、钻石、钻石状碳、sixcy、sixoycz、zro2、tioxny，及其组合。
第11个实施方式属于图2所示类型的经涂覆的基于玻璃的制品，其包括基于玻璃的基材，所述基于玻璃的基材具有基材杨氏模量值以及第一表面和与第一表面相对的第二表面，它们限定了0.1毫米至3毫米的基材厚度(t)。第11个实施方式的基于玻璃的制品还包括基于玻璃的基材的第一表面和第二表面中的至少一个上的涂层，所述涂层具有等于或大于基材杨氏模量值的涂层杨氏模量值，且具有80纳米至10微米的涂层厚度(tc)。第11个实施方式的基于玻璃的制品还包括具有压缩应力区域的基于玻璃的基材，所述压缩应力区域在基于玻璃的基材的第一表面处具有750mpa或更大的压缩应力cs，所述压缩区域具有应力分布，所述应力分布包括第一部分和第二部分，所述第一部分从第一表面延伸最多到达第一深度，所述第二部分从所述第一深度延伸到doc，使得在距离第一表面10微米深度处的cs是第一表面处的cs的30％至50％，以及第一部分应力分布的点包括第一部分正切，而第二部分应力分布的点包括第二部分正切，其中，第一部分正切的斜率与第二部分正切斜率之比是1.25至60。当厚度(t)小于300微米时，所述第一深度最多是0.1t，例如，约0.1t、约0.09t、约0.08t、约0.07t、约0.06t或者约0.05t。当厚度(t)是300微米或更大时，所述第一深度是约10微米至约30微米，例如：约10微米、约12微米、约14微米、约15微米、约16微米、约18微米、约20微米、约22微米、约24微米、约25微米、约26微米、约28微米或约30微米，或者约12微米至约30微米，或者约14微米至约30微米，或者约16微米至约30微米，或者约18微米至约30微米，或者约20微米至约30微米，或者约25微米至约30微米，或者约12至约28微米，或者约14至约26微米，或者约16至约24微米，或者约18至约22微米。
在第12个实施方式中，第11个实施方式的第一部分正切的斜率与第二部分正切的斜率之比是3至20。在第13个实施方式中，第11个实施方式的第一部分正切的斜率与第二部分正切的斜率之比是4至15。在第14个实施方式中，第1至第13个实施方式的基材厚度(t)是0.2毫米至2毫米。在第15个实施方式中，第1至第13个实施方式的基材厚度(t)是0.3毫米至1毫米。
在第16个实施方式中，第11至15个实施方式的涂层厚度(tc)是1微米至10微米。在第17个实施方式中，第11至第16个实施方式的压缩应力区域具有800mpa至150mpa的压缩应力cs。在第18个实施方式中，第11至第17个实施方式的基材杨氏模量值是60gpa至80gpa，以及涂层杨氏模量值是70gpa至400gpa。在第19个实施方式中，第11至第18个实施方式的涂层杨氏模量值是100gpa至300gpa。在第20个实施方式中，第11至第19个实施方式的涂层是选自下组的耐划痕涂层：al2o3、mn、aloxny、si3n4、sioxny、siualvoxny、钻石、钻石状碳、sixcy、sixoycz、zro2、tioxny，及其组合。
在第21个实施方式中，第1至第20个实施方式中任一个的基于玻璃的基材还包括选自选自下组的基于强化玻璃的基材：层叠玻璃基材、化学强化玻璃基材、热强化玻璃基材，及其组合。在第22个实施方式中，第1至第20个实施方式中任一个的基于玻璃的基材包括可离子交换碱性铝硅酸盐玻璃组合物。在第23个实施方式中，第22个实施方式的碱性铝硅酸盐玻璃还包含最高至10摩尔％li2o。
在第24个实施方式中，第22个实施方式的碱性铝硅酸盐玻璃还包含：4摩尔％或更多的p2o5和0摩尔％至4摩尔％的b2o3，其中，1.3<[(p2o5+r2o)/m2o3]≤2.3，其中，m2o3＝al2o3+b2o3，以及r2o是碱性铝硅酸盐玻璃中存在的单价阳离子氧化物的总和。在第25个实施方式中，第22个实施方式的玻璃基本由如下组成构成：40摩尔％至70摩尔％的sio2；11摩尔％至25摩尔％的al2o3；4摩尔％至15摩尔％的p2o5；13摩尔％至25摩尔％的na2o；13摩尔％至30摩尔％的rxo，其中，rxo是玻璃中存在的碱金属氧化物、碱土金属氧化物和过渡金属单价氧化物的总和；11摩尔％至30摩尔％的m2o3，其中，m2o3＝al2o3+b2o3；0摩尔％至1摩尔％的k2o；0摩尔％至4摩尔％的b2o3，以及3摩尔％或更少的以下一种或多种：tio2、mno、nb2o5、moo3、ta2o5、wo3、zro2、y2o3、la2o3、hfo2、cdo、sno2、fe2o3、ceo2、as2o3、sb2o3、cl和br；以及1.3<[(p2o5+r2o)/m2o3]≤2.3，其中，r2o是玻璃中存在的单价阳离子氧化物的总和。在第26个实施方式中，第25个实施方式的经涂覆的基于玻璃的制品包括基本不含锂的玻璃。根据第27个实施方式，第1至第26个实施方式的基于玻璃的制品选自下组：建筑玻璃基材、车辆玻璃窗、车辆内部玻璃基材、电器玻璃基材、手持式装置玻璃基材和可穿戴装置玻璃基材。
在第28个实施方式中，消费者电子产品包括：具有前表面、背表面和侧表面的外壳；提供成至少部分位于外壳内的电子组件，电子组件至少包括控制器、存储器和显示器，显示器提供成位于外壳的前表面或者与外壳的前表面相邻；以及布置在显示器上方的覆盖玻璃，其中，外壳或覆盖玻璃的一部分中的至少一个包括第1至第26个实施方式中任一个的基于玻璃的制品。
对现有的基于玻璃的材料的应力分布的考虑表明，此类材料被设计成为基于未涂覆玻璃的制品提供挠曲强度和深破坏容限(例如，与尖锐物体接触)，例如用于移动装置的覆盖玻璃。由此，应力分布通常具有快速衰减的高的表面压缩应力(cs)尖峰和深的doc，对深度超过30微米的破坏提供强度，这得到低中心张力(ct)的辅助。图4a和4b显示了数种此类分布，其是压缩应力(cs，单位是mpa，y轴)与距离基于玻璃的制品的表面的深度(单位是微米，x轴)的关系图。线1是分布1的图，线2是分布2的图，线3是分布3的图，线4是分布4的图，以及线5是分布5的图。分布1和3已经出于挠曲强度和深破坏抗性这两者进行了加工，而分布2是基于化学强化玻璃的基材的标准离子交换分布。分布2在从5微米(μm或微米)到25μm的深度具有更高的压缩应力，导致类似的挠曲强度，但是对于未涂覆玻璃具有差的深瑕疵抗性(这是因为相比于分布5、3和1的超过50微米的doc，其具有约35微米的浅doc)。如图4b所示，分布4是在表面和深doc具有尖峰的分布1与距离表面约5至约25微米(例如距离表面约10至约20微米，例如距离表面最高至约15微米)具有(相比于分布1和3)更高的压缩应力的分布2的组合。分布3还具有比分布2更深的doc，但是还具有与分布2相同的表面cs(低于分布1)。因此，分布3可能不如分布1那么有优势，但是可以在一些情况下与分布2结合使用以得到强化的分布。基于已有模型，最大失效应变发生在距离表面的最开始的10μm至30μm。因此，当考虑挠性失效时，分布1与4之间的差异在于，分布4包括从约5微米的深度到约25微米的深度(例如约10微米的深度到约20微米的深度，例如约15微米的深度)的增加的压缩应力。也就是说，分布4仍然在表面处包括压缩应力的尖峰(类似于分布1)，这对于光滑表面跌落性能是有利的，但是还包括更深入基于玻璃的基材厚度中的增强的压缩应力(类似与分布2)。最多到第一深度的增强的压缩应力导致失效应变的明显增加。当厚度(t)小于300微米时，所述第一深度最多是0.1t，例如，约0.1t、约0.09t、约0.08t、约0.07t、约0.06t或者约0.05t。当厚度(t)是300微米或更大时，所述第一深度是约10微米至约30微米，例如：约10微米、约12微米、约14微米、约15微米、约16微米、约18微米、约20微米、约22微米、约24微米、约25微米、约26微米、约28微米或约30微米，或者约12微米至约30微米，或者约14微米至约30微米，或者约16微米至约30微米，或者约18微米至约30微米，或者约20微米至约30微米，或者约25微米至约30微米，或者约12至约28微米，或者约14至约26微米，或者约16至约24微米，或者约18至约22微米。表面尖峰与第一深度上的较高应力的组合导致分布良好适用于增加包含涂层的复合制品在涂层失效之后的挠曲强度，如同光滑表面跌落过程中的那样。在这个区域上进一步增加cs对于复合物强度保留会是有效的。此外，分布4的深的doc分量(类似于分布1和3的深的doc分量)提供了深破坏的抗性，例如，由于锋利接触或撞击所导致，这还转变为改进的粗糙表面跌落性能。可以通过不同浓度和浴温度的两个或更多个离子交换步骤的组合来实现分布4。
图4a所示的分布5也是不同强化机制的组合。可以通过离子交换和热回火强化机制的组合来产生分布5。虽然分布5在表面处具有与分布4近似相同的最大cs，但是分布5在贯穿距离涂层/基材界面的最开始的5至25微米(例如最开始的10至20微米，例如最开始的15微米)具有比分布4更高的压缩应力。因此，分布5导致进一步增加的挠曲强度，证据是图5中更高的临界应变，下文进行解释。在图5中，绘制了临界应变(单位是％，y轴)与进入基于玻璃的制品的瑕疵深度(单位是微米，x轴)的关系图。因而，线1a是分布1的图，线2a是分布2的图，线3a是分布3的图，线4a是分布4的图，以及线5a是分布5的图。
对经涂覆的基于玻璃的制品进行破裂机制模拟，以预测临界应变与瑕疵深度的函数关系。对于这些分布，所得到的临界应变与瑕疵深度的函数关系如图5所示。对于所有情况，曲线证实了明显的r曲线行为的提升，据此，临界应变随瑕疵深度增加，由于基于化学强化玻璃的基材的高涂层拉伸应力与离子交换压缩应力的相互作用所导致的结果。此类明显的r曲线行为提升使得裂纹更难以生长，直到其达到超过最大临界应变的深度。随着裂纹生长进入基材中，涂层的影响减小，而来自基于玻璃的基材的压缩应力更多地对临界应变产生影响。由于在涂层中引发了裂纹并且裂纹在挠性负荷和光滑表面跌落过程中传播进入基于玻璃的基材中，最大应变对应于预测的挠性失效应变。比较分布2和3的最大应变(图5中的线2a和3a)，预测分布2具有更高的失效应变，尽管分布2和3具有如图4a所示的相同的表面cs。类似地，比较分布4和2的最大应变(图5中的线4a和2a)，预测分布4具有更高的失效应变，并且事实上，从图4a和b看出，分布4具有比分布2更高的cs。此外，比较分布5和4的最大应变(图5中的线5a和4a)，预测分布5具有更高的失效应变，尽管从图4a和b看出，分布5和4具有相同的表面cs。然后得出，不仅是界面处的最大应力，而且分布的形状也控制经涂覆的基于玻璃的制品中的强度(例如，屈曲过程中，掉落到光滑表面上的时候发生)。这不同于强调基于强化玻璃的制品中的表面压缩应力或doc的一般概念。
从图5可以看出，随着最大临界应变移动到更深的瑕疵深度，穿过分布2、4和5的最开始的10微米，这会影响挠曲强度和光滑表面跌落性能。根据一个或多个实施方式，设计成增加挠曲强度和光滑表面跌落性能的分布应该瞄准这个区域(即，从距离基于玻璃的基材表面约5微米的深度到约25微米的深度，例如距离基材表面约10微米的深度至约20微米的深度，例如，距离基材表面约15微米的深度)中的最大cs。显示表面cs值中的尖峰以及距离表面最高至5至25微米的深度处(例如距离基材表面约10微米的深度到约20微米的深度，例如距离基材表面约15微米的深度)的较高的cs值都改善了复合物强度保留。并且如图4a和b所示，界面处/靠近界面处(即，涂层与基于玻璃的基材之间，即基于玻璃的基材的表面处)的高压缩应力可以使得具有脆性功能涂层的强化玻璃的强度损失最小化。
分布2和4的对比证实了高表面cs的益处。更具体来说，分布4具有比分布2更高的表面cs，并且还具有比分布2更高的临界应变。因此，具有更高表面cs的分布4在光滑掉落测试中表现更好，并且会具有更好的挠性性能。此外，将分布1和3与分布2、4和5进行对比，证实了预期稳定临界瑕疵尺寸范围(即，距离表面5微米至约25微米，例如距离基材表面约10微米的深度至约20微米的深度，例如距离基材表面约15微米的深度)上的高cs在一些情况下对于改进挠性性能也是有利的。也就是说，分布1具有比分布2更高的表面cs，但是在距离表面5至25微米的范围上具有较低的cs。因此，从图5看出，尽管分布1具有比分布2更高的表面cs，但是分布1具有较低的临界应变，并且在小于10微米的深度具有最大临界应变，而分布2在约10微米的深度具有最大临界应变。分布3与分布2进行对比，方式与分布1类似。但是，在分布3的情况下，表面cs与分布2相同。并且更高的临界应变证实了分布对于在屈曲过程中(例如，光滑表面掉落测试过程中)更好地防止裂纹传播的能力。
另一方面，将分布4和5与分布2进行对比，看出高表面cs对于挠曲强度是有利的。也就是说，分布4和5分别具有比分布2更大的最大表面cs。此外，在5微米至25微米的深度上，分布4具有与分布2相似的cs，而分布5在约5微米至约15微米的深度上具有更大的cs。从图5可以看出，分布4和5分别具有比分布2更高的临界应变，其中，分布5具有比分布4更高的临界应变。因此，高表面cs以及距离表面5至25微米深度处(例如距离基材表面约10微米深度至约20微米深度，例如距离基材表面约15微米深度)的cs是改善临界应变并因此改善光滑表面跌落性能和挠曲性能的两个因素。也就是说，更高的临界应变证实了分布对于在屈曲过程中(例如，光滑表面掉落测试过程中)更好地防止裂纹传播的能力。
此外，分布1、3、4和5具有比分布2更大的doc，导致对于锋利冲击或接触引入的深瑕疵的破坏抗性的性能改善。存在数组分布，并且所存在的分布的额外组合可能会产生相似结果。本文描述了对于分布选择的一般指导方针。
许多涂层材料(例如，耐划痕涂层)具有比玻璃高得多的杨氏模量。例如，许多涂层具有70gpa至225gpa的杨氏模量。具有如此高杨氏模量值的涂层还是脆性的，且可能发生开裂。由于与基于玻璃的基材的模量失配，破裂机制表明在界面处存在应力强度奇点(stressintensitysingularity)，也就是说，延伸通过涂层的裂纹会传播一定距离进入基于玻璃的基材中。一旦裂纹传播进入基于玻璃的基材中，残留应力与前句中所述的涂层效应发生竞争。由于随着裂纹深度的增加，裂纹上的累积应力增加，所以使得裂纹从涂层传播进入玻璃中负荷增加。已经通过实验确定了这种现象，其中测试中断，并且看到涂层裂纹终止于玻璃中。因此，在一个或多个实施方式中，提供了距离基于玻璃的基材的表面的第一深度内的高残留应力。当厚度(t)小于300微米时，所述第一深度最多是0.1t，例如，约0.1t、约0.09t、约0.08t、约0.07t、约0.06t或者约0.05t。当厚度(t)是300微米或更大时，所述第一深度是约10微米至约30微米，例如：约10微米、约12微米、约14微米、约15微米、约16微米、约18微米、约20微米、约22微米、约24微米、约25微米、约26微米、约28微米或约30微米，或者约12微米至约30微米，或者约14微米至约30微米，或者约16微米至约30微米，或者约18微米至约30微米，或者约20微米至约30微米，或者约25微米至约30微米，或者约12至约28微米，或者约14至约26微米，或者约16至约24微米，或者约18至约22微米。一旦裂纹超过峰值(图5中的最大应变)，它们在进一步负荷之后会灾难性地失效，因为裂纹传播所需的负荷小于现有负荷。
当具有强化玻璃基材的装置掉落到粗糙表面上，并且与锋利颗粒接触使得引入了延伸超过压缩应力的doc(例如，大于50微米)的破坏时，制品失效。因此，分布还应具有深的doc以提供对于锋利撞击失效模式的抗性。
图6显示两种不同应力分布的涂层和基材失效应变的对比。对于数个样品，测量环上环测试过程中的失效负荷。使用环上环测试的有限元模拟将失效负荷转变为失效应变，如图6所示。在图6中，对于沿着x轴所示的4种不同实施例(1、2、3、4)，沿着y轴显示失效应变值(百分比，或者％)。对于这些实施例中的每一个，具有对角线的条所表示的值代表的是涂层失效应变，以及其中，具有水平线的条表示的是基材失效应变。实施例1和2是相同的玻璃组合物，但是实施例1具有根据上文分布3的应力分布，而实施例2具有根据上文分布2的应力分布。类似地，实施例3和4具有相互相同的组合(但是组成不同于实施例1和2)，其中，实施例3具有根据上文分布3的应力分布，以及实施例4具有根据上文分布2的应力分布。图6证实了应力分布会影响经涂覆的基材的失效。更具体来说，图6显示如果对所述第一深度内的应力分布的斜率进行比较，那么较浅的斜率优于陡峭斜率。也就是说，对具有相同组成的实施例1和2进行对比：在所述第一深度内，具有应力分布2的实施例2的正切的斜率比具有应力分布3的实施例1更浅；实施例具有近似相同的涂层失效应变，尽管实施例2的值略高于实施例1；但是实施例2的玻璃失效应变远高于实施例1。类似地，对具有相互相同组成(但是不同于实施例1和2的组成)的实施例3和4进行对比：在所述第一深度内，具有应力分布2的实施例4的正切的斜率比具有应力分布3的实施例3更浅；实施例具有近似相同的涂层失效应变，尽管实施例2的值略高于实施例1；但是实施例4的玻璃失效应变远高于实施例3。因此，对于光滑表面掉落，观察第一深度内的应力分布，较浅的斜率导致基于玻璃的基材更好的性能。此外，对比(分别具有相同组成的)实施例1和2与(分别具有相同组成，但是不同于实施例1和2的组成的)实施例3和4，看出靠近玻璃表面处的较浅的应力分布的优势实现了玻璃中失效应变增加的优势，尽管使用了不同的玻璃组合物(即，该效应不依赖于玻璃组成)。
当在不同的离子交换玻璃基材上沉积厚度约为2微米的相同的脆性功能涂层(8层耐划痕涂层)时，经涂覆的规则离子交换复合(例如，根据图4a的分布2的)基材证实了比具有深doc(例如，分布1和3)的基材更好的强度。实验结果对比了具有离子交换分布2和3的玻璃基材的失效应变，如图6所示。
图6证实涂层失效发生在约0.5％至0.6％应变，并且不依赖于基材应力分布。但是，(相比于分布3的分布2)在最多至5-25微米深度处的额外cs与改进的环上环失效应变和涂层开裂开始之后的延迟基材破裂直接相关。
图7给出了另一种应力分布，其显示标准离子交换分布(实线6)以及与层叠体分布结合使用的标准离子交换分布(虚线7)，这可以产生cte失配层叠熔合过程。层叠与离子交换分布的线性组合(线7)基本上导致了离子交换分布偏移，在层叠doc的长度上更为压缩。如图7所示，层叠doc是约35微米。如图8所示，(层叠与iox应力分布的结合，线7)的压缩应力增加导致改进的挠曲性能(图8中，线7a对比线6a)，使得最大临界应变改善了近似为1.0％(相比于单独的离子交换分布具有30％的改进)，从而重新得到未涂覆的离子交换玻璃的大部分的挠曲强度(通常是1.2至2.0％)。
图9是最大稳定裂纹尺寸与涂层厚度和涂层弹性(杨氏)模量的函数关系图，显示了这些参数是如何影响挠曲强度的。采用如下方程式确定图9所示的图：
a＝7.088+2.106*ec+2.474*tc–1.019*ec2+0.4347*tc*ec–0.9236*tc2
式中，a是基于玻璃的基材的最大稳定裂纹尺寸，ec是涂层模量，以及tc是涂层厚度。最大稳定裂纹尺寸a不是(如图3所示的)d，而是在其上较高的cs会改善挠曲强度的进入压缩应力(cs)分布的深度。超过这个深度，额外的cs倾向于不改善挠曲强度(在模型误差内)。但是，由于基于化学强化玻璃的基材的离子交换工艺的限制，d点可能较高。
根据一个或多个实施方式，可以通过采用磨损环上环(aror)测试，来确定基于玻璃的基材的一侧上的强度增加或减小。将材料的强度定义为发生破裂时的应力。aror测试是用于对平坦玻璃试样进行测试的表面强度测量，以及题为“standardtestmethodformonotonicequibiaxialflexuralstrengthofadvancedceramicsatambienttemperature(在环境温度下，先进陶瓷的单调等双轴挠曲强度的标准测试方法)”的astmc1499-09(2013)作为本文所述的aror测试方法的基础。astmc1499-09的全部内容都参考结合入本文中。在进行环上环测试之前，玻璃试样用90目碳化硅(sic)颗粒进行磨损，采用题为“standardtestmethodsforstrengthofglassbyflexure(determinationofmodulusofrupture)(通过挠曲的玻璃强度的标准测试方法(确定断裂模量))”的astmc158-02(2012)附录a2(题为“abrasionprocedures(磨损过程)”)中所述的方法和设备将所述颗粒传递到玻璃样品。astmc158-02特别是附录a2的全部内容都参考结合入本文中。
在环上环测试之前，采用astmc158-02附图a2.1所示设备，将基于玻璃的制品的表面如astmc158-02附录2所述进行磨损，以标准化和/或控制样品的表面缺陷状态。采用304kpa(44psi)的空气压力，将研磨材料喷砂到基于玻璃的制品的表面410a上，负载为104千帕(kpa)(15磅作用力每平方英寸(psi))。在建立了空气流之后，将5cm3的研磨材料倒入漏斗中，并且在引入研磨材料之后，对样品喷砂5秒。
对于aror测试，将具有至少一个磨损表面410a的基于玻璃的制品放在不同尺寸的两个同心环之间以确定等双轴挠曲强度(即，当经受两个同心环之间的挠曲时，材料能够维持的最大应力)，如图10所示。在aror配置400中，通过直径为d2的支撑环420来支撑磨损的基于玻璃的制品410。通过(未示出的)测力仪，经由直径为d1的负荷环430向基于玻璃的制品的表面施加作用力f。
负荷环与支撑环的直径比d1/d2可以是0.2至0.5。在一些实施方式中，d1/d2是0.5。负荷环与支撑环130、120应该同心对齐位于支撑环直径d2的0.5％之内。在任意负荷下，用于测试的测力仪应该精确至选定范围的±1％之内。在23±2℃的温度和40±10％的相对湿度下进行测试。
对于固定装置设计，负荷环430的突出表面的半径r是h/2≤r≤3h/2，其中，h是基于玻璃的制品410的厚度。负荷环与支撑环430、420是由硬度hrc>40的硬化钢材制造。aror固定装置是市售购得的。
aror测试的目标失效机制是观察源自负荷环430内的表面430a的基于玻璃的制品410的破裂。对于数据分析，忽略了存在于该区域外(即，负荷环430与支撑环420之间)的失效。但是，由于基于玻璃的制品410的薄度和高强度，有时观察到超过1/2试样厚度h的大偏折。因此，常常观察到源自负荷环430下方的高百分比的失效。无法在不了解每个试样的环内和环下(统称为通过应变计分析)应力发展和失效来源的情况下准确计算应力。因此，aror测试聚焦于测量响应时的失效的峰值负荷。
基于玻璃的制品的强度取决于表面瑕疵的存在情况。但是，无法准确地预测给定尺寸瑕疵的存在可能性，因为玻璃的强度自然是统计上而言的。因此，可以使用概率分布作为获得的数据的统计学代表。
根据一个或多个实施方式所述的基于玻璃的制品可以具有各种终端用途。在一个或多个实施方式中，此类基于玻璃的制品包括建筑玻璃窗、车辆挡风板和玻璃窗。根据一个或多个实施方式，可以将基于玻璃的制品的相对表面设计和调节成具有所需的强度和可靠性。类似的考虑适用于用于建筑物施工的建筑玻璃窗。
本文所揭示的基于经涂覆的强化玻璃的制品可以被整合到另一制品中，例如具有显示屏的制品(或显示器制品)(例如，消费者电子件，包括移动电话、平板、电脑、导航系统以及可穿戴装置(如手表)等)，建筑制品，运输制品(例如，车辆、火车、飞行器、航海器等)，电器制品，或者任意可受益于部分透明性、耐划痕性、耐磨性或其组合的制品。结合了如本文所揭示的任意经涂覆的基于强化玻璃的制品的示例性制品如图11a和11b所示。具体来说，图11a和11b显示消费者电子器件1100，其包括：具有前表面1104、后表面1106和侧表面1108的外壳1102；(未示出的)电子组件，其至少部分位于或者完全位于外壳内并且至少包括控制器、存储器和位于外壳的前表面或者与外壳的前表面相邻的显示器1110；以及位于外壳的前表面或者在外壳的前表面上方的覆盖基材1112，从而使其位于显示器上方。在一些实施方式中，覆盖基材1112可以包括本文所揭示的任意经涂覆的基于强化玻璃的制品。在一些实施方式中，外壳或覆盖玻璃中的一部分的至少一个包括本文所揭示的经涂覆的基于强化玻璃的制品。
根据一个或多个实施方式，可以如下采用断口显微分析法来确定瑕疵尺寸。利用断口显微分析法来确定瑕疵尺寸，通过采用astm标准：c1322-15(standardpracticeforfractographyandcharacterizationoffractureoriginsinadvancedceramics(源自先进陶瓷中的断裂的断口显微镜和特性的标准实践))来确定采用四点弯曲测试(astmc1161：standardtestmethodforflexuralstrengthofadvancedceramicsatambienttemperature(先进陶瓷在环境温度的挠曲强度的标准测试方法))或者采用环上环测试(astmc1499-15)破裂的样品的瑕疵尺寸(原始尺寸)。这建立了目标应用中的玻璃片的瑕疵尺寸分布。用于破坏性测试的样品越多，对于来自测试的瑕疵尺寸分布数据的可信度越好。或者，根据一个或多个实施方式，可以采用强度测试和断裂机制分析来确定瑕疵尺寸。在一些实施方式中，采用合适的强度测试(对于边缘强度是四点弯曲测试，和对于内部强度是环上环测试)，采用尽可能多的样品来获得强度数据。采用合适的断裂分析模型(解析或有限元分析)，可以估算出导致强度测试中样品失效的瑕疵尺寸。这假定了特定的瑕疵尺寸、形状、和位置，因而该方法不如断口显微镜方法那么准确，但是这更容易建立瑕疵数量。
如本文所用，术语“基于玻璃的制品”和“基于玻璃的基材”以它们最广泛的意义来使用，包括全部或部分由玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷或其组合制成的任何物体。基于玻璃的制品包括玻璃与非玻璃材料的层叠体，玻璃与晶体材料的层叠体，以及玻璃-陶瓷(包括无定形相和晶相)。“玻璃陶瓷”包括通过玻璃的受控结晶产生的材料。在实施方式中，玻璃陶瓷具有约30％至约90％结晶度。可以使用的玻璃陶瓷体系的非限制性例子包括：li2o×al2o3×nsio2(即las体系)，mgo×al2o3×nsio2(即，mas体系)和zno×al2o3×nsio2(即，zas体系)。除非另外说明，否则所有组成表示为摩尔百分数(摩尔％)。
根据一个或多个实施方式的玻璃基材可以选自：钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃、含碱性硼硅酸盐玻璃以及碱性铝硼硅酸盐玻璃。在一个或多个实施方式中，基材是玻璃，以及玻璃可以经过强化，例如：热强化回火玻璃、化学强化玻璃(例如通过离子交换过程进行强化)或者通过其层叠结构具有不同热膨胀系数(cte)的玻璃层对玻璃强化，从而当在提升的温度下形成并且然后冷却时，向具有较小cte的玻璃赋予压缩应力。因此，为了向玻璃层叠体的表面赋予压缩应力，包覆玻璃层包括的玻璃的cte小于芯玻璃。在一个或多个实施方式中，基于强化玻璃的基材具有压缩应力(cs)层，化学强化玻璃中的cs从化学强化玻璃的表面延伸到10μm或更深的深度，并且最深至数十微米深度。在一个或多个实施方式中，基于玻璃的基材是基于化学强化玻璃的基材，例如，
要注意的是，本文可用术语“基本上”和“约”表示可由任何定量比较、数值、测量或其它表示方法造成的内在不确定性的程度。在本文中还使用这些术语表示数量的表示值可以与所述的参比值有一定的偏离程度，但是不会导致审议的主题的基本功能改变。因而，例如“基本不含mgo”的基于玻璃的制品是这样一种制品，其中，没有主动将mgo添加或者配料到基于玻璃的制品中，但是可能以非常少量作为污染物存在。如本文所用，术语“约”表示量、尺寸、制剂、参数和其他变量和特性不是也不需要是确切的，而是可以按照需要是近似的和/或更大或更小的，反映了容差、转换因子、舍入和测量误差等，以及本领域技术人员已知的其他因素。当使用术语“约”来描述范围的值或端点时，应理解本公开包括所参考的具体值或者端点。无论本说明书的数值或者范围的端点有没有陈述“约”，该数值或者范围的端点旨在包括两种实施方式：一种用“约”修饰，一种没有用“约”修饰。还会理解的是，每个范围的端点值在与另一个端点值有关和与另一个端点值无关时，都是有意义的。
如本文所用，doc指的是基于玻璃的制品内的应力从压缩变化为拉伸应力的深度。在doc处，应力从压缩应力转变为拉伸应力，因而展现出零应力值。根据应力领域常用习惯，负应力数字通常表明压缩应力而正应力值通常表明拉伸应力，即压缩通常表述为负(<0)的应力数字，而张力通常表述为正(>0)的应力数字。但是，在本说明书全文中，由于关注的是应力，所以使用术语压缩应力(cs)和中心张力(ct)来区分这两种类型的应力(压缩和拉伸)，其中，两个数字都是正的，即，cs和ct数字都表述为正值。因此，在某些附图中，负cs数字则表示为拉伸应力。通过表面应力计(fsm)，采用日本折原实业有限公司(oriharaindustrialco.,ltd.(japan))制造的商业仪器例如fsm-6000，来测量(玻璃的表面处的)压缩应力。表面应力测量依赖于应力光学系数(soc)的精确测量，其与玻璃的双折射相关。进而根据astm标准c770-16中所述的方案c(玻璃碟的方法)来测量soc，题为“standardtestmethodformeasurementofglassstress-opticalcoefficient(测量玻璃应力-光学系数的标准测试方法)”，其全文通过引用结合入本文。取决于离子交换处理，可以通过fsm或散射光偏光镜(scalp)测量doc。当通过将钾离子交换进入玻璃制品，在玻璃制品中产生应力时，使用fsm来测量doc。当通过将钠离子交换进入玻璃制品，在玻璃制品中产生应力时，使用scalp来测量doc。当通过将钾离子和钠离子这两者交换进入玻璃中，在玻璃中产生应力时，通过scalp测量doc，因为相信钠的交换深度表示了doc，以及钾离子的交换深度表示了压缩应力的大小的变化(而不是应力从压缩变化至拉伸)；在此类玻璃制品中，钾离子的交换深度通过fsm测量。
如本文所用，术语“化学深度”、“化学层的深度”和“化学层深度”可以互换使用，并且指的是金属氧化物或者碱金属氧化物的离子(例如，金属离子或者碱金属离子)扩散进入基于玻璃的制品的深度，并且在该深度，离子的浓度到达最小值，这是通过电子探针微分析(epma)或辉光放电-光学发射光谱(gd-oes)确定的。具体来说，可以采用epma和表面应力计来确定na2o扩散的深度或者na+离子浓度(下文更详细描述)。
在基于强化玻璃的基材中，存在应力分布，其中，在表面上存在压缩应力(cs)和在玻璃的中心存在张力(中心张力或ct)。根据一个或多个实施方式，基于玻璃的基材或制品可以进行：热强化、化学强化、热强化和化学强化的组合和/或通过包含具有不同cte的玻璃并加工成使得较高cte玻璃用作芯并使得制品进行热处理从而在包覆玻璃中诱发压缩应力。如本文所用，“热强化”指的是基材经过热处理以改善基材的强度，并且“热强化”包括经回火的基材和热强化的基材，例如，回火玻璃和热强化玻璃。回火玻璃涉及加速冷却过程，这在玻璃中产生了较高的表面压缩和/或边缘压缩。影响表面压缩程度的因素包括空气猝冷温度、体积和其他变量，它们产生至少68,950mpa(10,000psi)的表面压缩。回火玻璃通常比退火玻璃或者未处理玻璃牢固4至5倍。通过比回火玻璃慢的冷却产生热强化玻璃，这导致表面处较低的压缩强度，并且热强化玻璃近似比退火玻璃或者未处理玻璃牢固2倍。
可以采用各种不同工艺来提供基于强化玻璃的基材。例如，示例性的基于玻璃的基材的成形方法包括浮法玻璃工艺、辊制工艺和下拉工艺，例如熔合拉制和狭缝拉制。通过浮法玻璃工艺制备的基于玻璃的基材可以表征为具有光滑表面和均匀厚度，并且是通过使得熔融玻璃在熔融金属(通常是锡)床上浮动来制造的。在示例性过程中，将熔融玻璃进料到熔融锡床表面上，形成浮动玻璃带。随着玻璃带沿着锡浴流动，温度逐渐降低直至玻璃带固化成固体的玻璃基基材，可以将其从锡上举起到辊上。一旦离开浴，可以对基于玻璃的基材进行进一步冷却和退火以降低内应力。
下拉工艺生产具有均匀厚度的基于玻璃的基材，所述基于玻璃的基材具有较原始的表面。因为玻璃基基材的平均挠曲强度受到表面瑕疵的量和尺寸的控制，因此接触程度最小的原始表面具有较高的初始强度。当随后对这种高强度的基于玻璃的基材进行进一步强化(例如化学强化)时，所得到的强度可以高于表面已经进行过磨光和抛光的基于玻璃的基材的强度。基于下拉玻璃的基材可以拉制成小于2mm的厚度，例如：约1.5mm，或者约1mm，或者约750微米，或者约500微米，或者约400微米，或者约300微米，或者约200微米，或者约150微米，或者约125微米，或者约100微米，或者约75微米，或者约50微米，或者约25微米。此外，基于下拉玻璃的基材具有非常平坦、光滑的表面，其可以不经高成本的研磨和抛光就用于最终应用。
熔合拉制工艺使用例如拉制罐，该拉制罐具有用来接收熔融玻璃原材料的通道。通道具有堰，其沿着通道的长度在通道两侧的顶部开放。当用熔融材料填充通道时，熔融玻璃从堰溢流。在重力的作用下，熔融玻璃从拉制罐的外表面作为两个流动玻璃膜流下。这些拉制罐的外表面向下和向内延伸，使得它们在拉制罐下方的边缘处接合。这两个流动玻璃膜在该边缘处结合以熔合并形成单个流动的基于玻璃的基材。熔合拉制法的优点在于：由于从通道溢流的两个玻璃膜熔合在一起，因此所得到的基于玻璃的基材的任一外表面都没有与设备的任意部件相接触。因此，基于熔合拉制玻璃的基材的表面性质没有受到此类接触的影响。
狭缝拉制工艺与熔合拉制方法不同。在狭缝拉制法中，向拉制罐提供熔融原材料玻璃。拉制容器的底部具有开放狭缝，其具有沿着狭缝的长度延伸的喷嘴。熔融玻璃流过狭缝/喷嘴，作为连续基材下拉，并进入退火区。
在一些实施方式中，用于基于玻璃的基材的组合物可配料有0-2摩尔％的选自下组的至少一种澄清剂，包括：na2so4、nacl、naf、nabr、k2so4、kcl、kf、kbr和sno2。
一旦形成，可以对基于玻璃的基材进行强化以形成基于强化玻璃的基材，从而提供涂覆脆性涂层的强化基材。玻璃陶瓷基材也可以以与基于玻璃的基材相同的方式进行强化。如本文所用，术语“强化基材”可以表示通过例如用较大离子来离子交换基于玻璃的基材或玻璃基材的表面中的较小离子从而进行了化学强化的基于玻璃的基材或者玻璃基材。但是，如上文所述，也可以采用本领域已知的热强化方法，例如热回火或热强化，来形成强化玻璃基材。此外，基于玻璃的基材可以形成为玻璃层叠体，即形成包覆玻璃和芯玻璃，每个具有不同的cte，它们进行热加工从而通过玻璃的cte差异在包覆玻璃中诱发压缩应力。在一些实施方式中，可以采用化学强化工艺、热强化工艺和玻璃层叠体形成工艺的组合来对基材进行强化。
可用于基材的玻璃例子可以包括碱性铝硅酸盐玻璃组合物或者碱性铝硼硅酸盐玻璃组合物，但是也考虑其他玻璃组合物。此类玻璃组合物可表征为可离子交换的。如本文所用，“可离子交换”是指基材包含的组成能够实现尺寸更大或更小的同价态阳离子与位于基材表面处或附近的阳离子发生交换。一种示例性玻璃组合物包含sio2、b2o3和na2o，其中，(sio2+b2o3)≥66摩尔％，并且na2o≥9摩尔％。在一些实施方式中，合适的玻璃组合物还包含k2o、mgo和cao中的至少一种。在一些实施方式中，用于基材的玻璃组合物可以包含：61-75摩尔％的sio2；7-15摩尔％的al2o3；0-12摩尔％的b2o3；9-21摩尔％的na2o；0-4摩尔％的k2o；0-7摩尔％的mgo；以及0-3摩尔％的cao。
适用于基材的另一种示例性玻璃组成包含：60-70摩尔％的sio2；6-14摩尔％的al2o3；0-15摩尔％的b2o3；0-15摩尔％的li2o；0-20摩尔％的na2o；0-10摩尔％的k2o；0-8摩尔％的mgo；0-10摩尔％的cao；0-5摩尔％的zro2；0-1摩尔％的sno2；0-1摩尔％的ceo2；小于50ppm的as2o3；以及小于50ppm的sb2o3；其中12摩尔％≤(li2o+na2o+k2o)≤20摩尔％，0摩尔％≤(mgo+cao)≤10摩尔％。
适用于基材的另一种示例性玻璃组合物包含：63.5-66.5摩尔％的sio2；8-12摩尔％的al2o3；0-3摩尔％的b2o3；0-5摩尔％的li2o；8-18摩尔％的na2o；0-5摩尔％的k2o；1-7摩尔％的mgo；0-2.5摩尔％的cao；0-3摩尔％的zro2；0.05-0.25摩尔％的sno2；0.05-0.5摩尔％的ceo2；小于50ppm的as2o3；以及小于50ppm的sb2o3；其中14摩尔％≤(li2o+na2o+k2o)≤18摩尔％，且2摩尔％≤(mgo+cao)≤7摩尔％。
在一些实施方式中，适用于基材的碱性铝硅酸盐玻璃组合物包含氧化铝；至少一种碱金属；以及在一些实施方式中大于50摩尔％的sio2，在其他实施方式中大于或等于58摩尔％的sio2，和在其他实施方式中大于或等于60摩尔％的sio2；其中，(al2o3+b2o3)/∑改性剂之比大>1，其中，组分的比例以摩尔％计，以及改性剂是碱金属氧化物。在特定实施方式中，这种玻璃组合物包含：58-72摩尔％的sio2、9-17摩尔％的al2o3、2-12摩尔％的b2o3、8-16摩尔％的na2o以及0-4摩尔％的k2o，其中，比例((al2o3+b2o3)/∑改性剂)>1。
在其他实施方式中，基材可以包括碱性铝硅酸盐玻璃组合物，其包含：64至68摩尔％的sio2；12至16摩尔％的na2o；8至12摩尔％的al2o3；0至3摩尔％的b2o3；2至5摩尔％的k2o；4至6摩尔％的mgo；以及0至5摩尔％的cao，其中：66摩尔％≤sio2+b2o3+cao≤69摩尔％；na2o+k2o+b2o3+mgo+cao+sro>10摩尔％；5摩尔％≤mgo+cao+sro≤8摩尔％；(na2o+b2o3)-al2o3≤2摩尔％；2摩尔％≤na2o-al2o3≤6摩尔％；以及4摩尔％≤(na2o+k2o)-al2o3≤10摩尔％。
在一些实施方式中，基材可以包括碱性铝硅酸盐玻璃组合物，其包含：2摩尔％或更多的al2o3和/或zro2，或者4摩尔％或更多的al2o3和/或zro2。
本文所述的强化基材可以通过离子交换工艺进行化学强化。在离子交换过程中，通常通过将玻璃或玻璃陶瓷基材在熔盐浴中浸没一段预定的时间，使得玻璃或玻璃陶瓷基材表面处或者表面附近的离子与盐浴的较大金属离子发生交换。在一个实施方式中，熔盐浴的温度是400-430℃，预定的时间是4至12小时。通过在玻璃或玻璃陶瓷基材中结合较大的离子，经由在基材的近表面区域中或者位于且邻近基材的表面的区域中产生压缩应力来强化基材。在距离基材的表面的中心区域或间隔一定距离的区域中引发对应的拉伸应力，以平衡压缩应力。采用这种强化工艺的玻璃或玻璃陶瓷基材可更具体地描述为化学强化或者离子交换玻璃或玻璃陶瓷基材。
在一个例子中，强化玻璃或玻璃陶瓷基材中的钠离子被熔盐浴(例如硝酸钾盐浴)中的钾离子替换，但是具有较大原子半径的其他碱金属离子(例如铷或铯)也可以替换玻璃中的较小的碱金属离子。根据具体实施方式，玻璃或玻璃陶瓷中较小的碱金属离子可以被ag+离子替换，以提供抗微生物效果。类似地，其它的碱金属盐，例如但不限于硫酸盐、磷酸盐以及卤化物等，可以用于离子交换过程。
在一个或多个实施方式中，基于玻璃的基材的表面压缩应力可以是750mpa或更大，例如，800mpa或更大，850mpa或更大，900mpa或更大，950mpa或更大，1000mpa或更大，1150mpa或更大，或者1200mpa。
在上文中提供了玻璃组合物的例子。在具体实施方式中，美国专利第9,156,724号(“'724专利”)揭示的玻璃组合物可用于形成玻璃基材。'724专利揭示了碱性铝硅酸盐玻璃，其防尖锐冲击导致的损坏，并且其能够进行快速离子交换。此类碱性铝硅酸盐玻璃的例子包含4摩尔％或更多的p2o5，并且当经过离子交换时，具有3kgf或更大、4kgf或更大、5kgf或更大、6kgf或更大或者7kgf或更大的维氏裂纹引发阈值。在一个或多个具体实施方式中，第一强化基材包括碱性铝硅酸盐玻璃，其包含：4摩尔％或更多的p2o5和0摩尔％至约4摩尔％的b2o3，其中，碱性铝硅酸盐玻璃基本不含li2o，且1.3<[(p2o5+r2o)/m2o3]≤2.3，式中，m2o3＝al2o3+b2o3，以及r2o是碱性铝硅酸盐玻璃中存在的单价阳离子氧化物的总和。在具体实施方式中，此类碱性铝硅酸盐玻璃包含少于1摩尔％k2o，例如0摩尔％k2o。在具体实施方式中，此类碱性铝硅酸盐玻璃包含少于1摩尔％b2o3，例如0摩尔％b2o3。在具体实施方式中，此类碱性铝硅酸盐玻璃离子交换至10μm或更深的doc，以及碱性铝硅酸盐玻璃的压缩应力层从玻璃表面延伸到所述doc，以及其中，压缩层包括300mpa或更大的压缩应力。在具体实施方式中，此类碱性铝硅酸盐玻璃包含单价和二价阳离子氧化物，其选自下组：na2o、k2o、rb2o、cs2o、mgo、cao、sro、bao、和zno。在高度具体的实施方式中，此类碱性铝硅酸盐玻璃包含：40摩尔％至70摩尔％的sio2；11摩尔％至25摩尔％的al2o3；4摩尔％至15摩尔％的p2o5；和13摩尔％至25摩尔％的na2o。由上面刚刚描述的玻璃组合物制造的玻璃基材可以经过离子交换以提供本文所述和要求保护的分布。
在一个或多个实施方式中，美国专利申请公开第20150239775号所述的玻璃组合物可以被用于制造玻璃基材，所述玻璃基材可以经过涂覆以提供本文所述的经涂覆的基于玻璃的制品。美国专利申请公开第20150239775号描述的玻璃制品具有包括两个线性部分的压缩应力分布：第一部分从表面延伸到较浅深度且具有陡峭斜率；以及第二部分从该浅深度延伸到doc，所述第二部分具有较浅的斜率以实现陡峭doc。
离子交换工艺通常是通过将基于玻璃的制品浸泡在熔盐浴中来进行，所述熔盐浴包含要与玻璃中的较小离子交换的较大离子。本领域技术人员会理解的是，离子交换工艺的参数包括但不限于浴组成和温度、浸入时间、玻璃在盐浴(或多个盐浴)中的浸入次数、多盐浴的使用、其它的步骤(例如退火和洗涤等)，它们通常是由以下的因素决定的：玻璃的组成，以及由强化操作获得的玻璃所需的doc和压缩应力。例如，含碱金属的玻璃的离子交换可以通过以下方式实现：浸泡在至少一种包含盐的熔盐浴中，所述盐是例如较大碱金属离子的硝酸盐、硫酸盐和氯化物，但不限于此。熔盐浴的温度通常是380℃至450℃，同时浸泡时间是15分钟至40小时。但是，也可以采用与上述不同的温度和浸没时间。
另外，将玻璃浸入多个离子交换浴中，在浸入之间具有清洗和/或退火步骤的离子交换工艺的非限制性例子见如下所述：douglasc.allan等人于2013年10月22日公告的题为“glasswithcompressivesurfaceforconsumerapplications(用于消费者应用的具有压缩表面的玻璃)”的美国专利第8,561,429号，其要求2008年7月11日提交的美国临时专利申请第61/079,995号的优先权，其中，通过连续浸入多个不同浓度的盐浴中进行离子交换处理来对玻璃进行强化；以及christopherm.lee等人于2012年11月20日公告的题为“dualstageionexchangeforchemicalstrengtheningofglass(用于玻璃的化学强化的双阶段离子交换)”的美国专利第8,312,739号，其要求2008年7月29日提交的美国临时专利申请第61/084,398号的优先权，其中，通过浸入用流出物离子稀释的第一浴，然后浸入流出物离子浓度小于第一浴的第二浴中进行离子交换，来对玻璃进行强化。美国专利第8,561,429号和第8,312,739号的内容全部参考结合入本文中。
通过基于玻璃的制品的化学强化(例如，通过上文所述的离子交换过程)产生压缩应力，其中，基于玻璃的制品的外部区域中的多种第一金属离子与多种第二金属离子发生交换，从而外部区域包含所述多种第二金属离子。每种第一金属离子具有第一离子半径，以及每种第二碱金属离子具有第二离子半径。第二离子半径大于第一离子半径，以及在外部区域中存在的较大的第二碱金属离子在外部区域中产生了压缩应力。
第一金属离子和第二金属离子中的至少一种是碱金属的离子。第一离子可以是锂、钠、钾和铷的离子。第二金属离子可以是钠、钾、铷和铯的一种的离子，前提是第二碱金属离子的离子半径大于第一碱金属离子的离子半径。
在二步骤离子交换方法或者双离子交换方法中对玻璃进行强化，以产生如图3所示的压缩应力分布。如上文所述，对于工艺的第一步骤，玻璃在第一熔盐浴中进行离子交换。在完成第一离子交换之后，将玻璃浸入第二离子交换浴中。第二离子交换浴与第一浴是不同的，即，第二离子交换浴与第一浴是分开的，并且在一些实施方式中，具有与第一浴不同的组成。在一些实施方式中，第二离子交换浴仅含有较大碱金属阳离子的盐，但是在一些实施方式中，在浴中也可存在少量较小的碱金属阳离子(例如，≤2重量％、≤3重量％)。此外，第二离子交换步骤的浸入时间和温度可以不同于第一离子交换步骤的那些浸入时间和温度。在一些实施方式中，在350℃或更高的温度，以及在其他实施方式中，在至少380℃至450℃的温度，进行第二离子交换步骤。第二离子交换步骤的持续时间足以实现所需的浅区段ab的深度d，以及在一些实施方式中，这可以小于或等于30分钟。在其他实施方式中，第二离子交换步骤的持续时间小于或等于15分钟，以及在一些实施方式中，是10分钟至60分钟。
第二离子交换浴不同于第一离子交换浴的原因在于，第二离子交换步骤涉及的是将与第一离子交换步骤不同浓度的较大阳离子(或者在一些实施方式中，将与第一离子交换步骤不同的阳离子一起)传递到基于碱性铝硅酸盐玻璃的制品。在一个或多个实施方式中，第二离子交换浴可以包括95重量％或更多的钾组合物，其将钾离子传递到基于碱性铝硅酸盐玻璃的制品。在一些实施方式中，第二离子交换浴可以包括98％至99.5重量％的钾组合物。虽然第二离子交换浴可能包含至少一种钾盐，但是在其他实施方式中，第二离子交换浴包含0-5重量％或者0.5-2.5重量％的至少一种钠盐(例如，nano3)。在一些实施方式中，钾盐是kno3。在其他实施方式中，第二离子交换步骤的温度可以是380℃或更高，例如最高至450℃。在一些实施方式中，在第一过程中，玻璃基材可以在含有52重量％nano3和48重量％kno3的440℃的熔盐浴中交换10小时。然后，可以在含有1重量％nano3和99重量％kno3的390℃的熔盐浴中进行30分钟或更久的第二离子交换。第二步骤中较长的离子交换时间可以用于实现本文所述的应力分布。第二离子交换可以进行1小时或更久，例如2小时、3小时、4小时或更长时间。
离子交换工艺的另一个具体例子包括：在含有45重量％nano3和55重量％kno3的450℃的熔盐浴中，第一次离子交换8.5小时，之后在含有1重量％nano3和99重量％kno3的390℃的熔盐浴中，第二次离子交换30分钟或更久。第二步骤中较长的离子交换时间可以用于实现本文所述的应力分布。第二离子交换可以进行1小时或更久，例如2小时、3小时、4小时或更长时间。
离子交换工艺的另一个具体例子包括：在含有37重量％nano3和63重量％kno3的440℃的熔盐浴中，第一次离子交换8.8小时，之后在含有1重量％nano3和99重量％kno3的319℃的熔盐浴中，第二次离子交换大于30分钟。第二步骤中较长的离子交换时间可以用于实现本文所述的应力分布。第二离子交换可以进行1小时或更久，例如2小时、3小时、4小时或更长时间。
离子交换工艺的另一个具体例子包括：在含有37重量％nano3和63重量％kno3的440℃的熔盐浴中，第一次离子交换11小时，之后在含有1重量％nano3和99重量％kno3的390℃的熔盐浴中，第二次离子交换30分钟或更久。第二步骤中较长的离子交换时间可以用于实现本文所述的应力分布。第二离子交换可以进行1小时或更久，例如2小时、3小时、4小时或更长时间。
可以使用其他离子交换工艺来提供本文所述的所希望的分布。
上文提供了涂层的例子。涂层的具体例子是耐划痕涂层。耐划痕涂层可以展现出8gpa或更大的硬度，这是通过布氏压痕计硬度测试测得的。一些实施方式的耐划痕涂层可以展现出1.7或更大的折射率。耐划痕涂层可以包括以下一种或多种：aln、si3n4、aloxny、sioxny、al2o3、sixcy、sixoycz、zro2、tioxny、钻石、钻石状碳和siualvoxny。
在一个或多个实施方式中，耐划痕涂层140展现出5gpa至30gpa的硬度，这是通过布氏压痕计硬度测试(从耐划痕涂层的主表面)测得的。在一个或多个实施方式中，耐划痕涂层140展现出如下硬度：6gpa至30gpa、7gpa至30gpa、8gpa至30gpa、9gpa至30gpa、10gpa至30gpa、12gpa至30gpa、5gpa至28gpa、5gpa至26gpa、5gpa至24gpa、5gpa至22gpa、5gpa至20gpa、12gpa至25gpa、15gpa至25gpa、16gpa至24gpa、18gpa至22gpa，以及其间的所有范围和子范围。在一个或多个实施方式中，耐划痕涂层140可以展现出大于15gpa、大于20gpa或者大于25gpa的硬度。在一个或多个实施方式中，耐划痕涂层展现出15gpa至150gpa、15gpa至100gpa或者18gpa至100gpa的硬度。这些硬度值可以存在于50nm或更深或者100nm或更深的压缩深度(例如，100nm至300nm、100nm至400nm、100nm至500nm、100nm至00nm、200nm至300nm、200nm至400nm、200nm至500nm或者200nm至600nm)。
耐划痕涂层140的物理厚度范围可以是1.0μm至3μm。在一些实施方式中，耐划痕涂层140的物理厚度可以是如下范围：1.5μm至3μm、1.5μm至2.8μm、1.5μm至2.6μm、1.5μm至2.4μm、1.5μm至2.2μm、1.5μm至2μm、1.6μm至3μm、1.7μm至3μm、1.8μm至3μm、1.9μm至3μm、2μm至3μm、2.1μm至3μm、2.2μm至3μm、2.3μm至3μm，以及其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，耐划痕涂层140的物理厚度可以是如下范围：0.1μm至2.5μm，或者0.1μm至1.5μm，或者0.1μm至1.0μm，或者0.2μm至3.0μm，或者0.2μm至2.5μm，或者0.2μm至2.0μm，或者0.2μm至1.5μm，或者0.2μm至1.0μm。
在一个或多个实施方式中，耐划痕涂层140的折射率大于或等于1.6。在一些情况下，耐划痕涂层140的折射率可以是1.65或更大、1.7或更大、1.8或更大、1.9或更大、2或更大或者2.1或更大(例如，1.8至2.1或者1.9至2.0)。耐划痕涂层的折射率可以大于基材110的折射率。在具体实施方式中，当以约550nm的波长测量时，耐划痕涂层的折射率比基材的折射率大0.05个折射率单位或者大0.2个折射率单位。
对本领域的技术人员而言，显而易见的是，可以在不偏离本公开的范围和精神的情况下对本公开进行各种修改和变动。因此，本文旨在覆盖本文内容的修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求及其等同方案的范围之内。例如，可以根据以下实施方式对概念进行组合。
实施方式1，一种经涂覆的基于玻璃的制品，其包括：
基于玻璃的基材，所述基于玻璃的基材包括基材杨氏模量值以及第一表面和与第一表面相对的第二表面，限定了基材厚度(t)的范围是0.1毫米至3毫米；
基于玻璃的基材的第一表面和第二表面中的至少一个上的涂层，所述涂层包括等于或大于基材杨氏模量值的涂层杨氏模量值，且包括80纳米至10微米的涂层厚度(tc)；以及
基于玻璃的基材包括压缩区域，所述压缩区域在基于玻璃的制品的表面处包括750mpa至最高至1200mpa的压缩应力(cs)，该cs在压缩深度(doc)降低到零，所述压缩区域包括应力分布，所述应力分布包括第一部分和第二部分，所述第一部分从第一表面延伸到最多到达第一深度，所述第二部分从所述第一深度延伸到doc，所述第一部分中的点包括斜率是小于-15mpa/微米且大于-60mpa/微米的正切，和所述第二部分中的点包括斜率是小于或等于-1mpa/微米且大于-12mpa/微米的正切，以及当厚度(t)小于300微米时，所述第一深度最多是0.1t，以及当厚度(t)是300微米或更大时，所述第一深度是约10微米至约30微米。
实施方式2：如实施方式1所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，基材厚度(t)是0.2毫米至2毫米。
实施方式3：如实施方式1所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，基材厚度(t)是0.3毫米至1毫米。
实施方式4：如实施方式1-3中任一项所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，涂层厚度(tc)是1微米至10微米。
实施方式5：如实施方式1-4中任一项所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，压缩区域在表面处包括800mpa至1150mpa的压缩应力cs。
实施方式6：如实施方式1-5中任一项所述的经涂覆的基于玻璃的制品，所述第一部分中的点包括斜率小于-15mpa/微米且大于-45mpa/微米的正切。
实施方式7：如实施方式1-6中任一项所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，所述第二部分中的点包括斜率小于或等于-3mpa/微米且大于-8mpa/微米的正切。
8.如实施方式1-7中任一项所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，基材杨氏模量值是60gpa至80gpa，以及涂层杨氏模量值是70gpa至400gpa。
实施方式9：如实施方式1-8中任一项所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，涂层杨氏模量值是100gpa至300gpa。
实施方式10：如实施方式1-9中任一项所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，涂层包括选自下组的耐划痕涂层：al2o3、mn、aloxny、si3n4、sioxny、siualvoxny、钻石、钻石状碳、sixcy、sixoycz、zro2、tioxny，及其组合。
实施方式11，一种经涂覆的基于玻璃的制品，其包括：
基于玻璃的基材，所述基于玻璃的基材包括基材杨氏模量值以及第一表面和与第一表面相对的第二表面，限定了基材厚度(t)的范围是0.1毫米至3毫米；
基于玻璃的基材的第一表面和第二表面中的至少一个上的涂层，所述涂层包括等于或大于基材杨氏模量值的涂层杨氏模量值，且包括80纳米至10微米的涂层厚度(tc)；以及
所述基于玻璃的制品包括压缩区域，所述压缩区域在基于玻璃的基材的第一表面处包括750mpa或更大的压缩应力cs，所述压缩区域包括应力分布，所述应力分布包括第一部分和第二部分，所述第一部分从第一表面延伸最多到达第一深度，所述第二部分从所述第一深度延伸到doc，使得在距离第一表面10微米深度处的cs是第一表面处的cs的30％至50％，以及第一部分的应力分布的点包括第一部分正切，而第二部分的应力分布的点包括第二部分正切，其中，第一部分正切的斜率与第二部分正切斜率之比是1.25至60，以及当厚度(t)小于300微米时，所述第一深度最多是0.1t，以及当厚度(t)是300微米或更大时，所述第一深度是约10微米至约30微米。
实施方式12：如实施方式11所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，第一部分正切的斜率与第二部分正切的斜率之比是3至20。
实施方式13：如实施方式11所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，第一部分正切的斜率与第二部分正切的斜率之比是4至15。
实施方式14：如实施方式11-13中任一项所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，基材厚度(t)是0.2毫米至2毫米。
实施方式15：如实施方式11-13中任一项所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，基材厚度(t)是0.3毫米至1毫米。
实施方式16：如实施方式11-15中任一项所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，涂层厚度(tc)是1微米至10微米。
实施方式17：如实施方式11-16中任一项所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，压缩区域在第一表面处包括800mpa至1150mpa的压缩应力cs。
实施方式18：如实施方式11-17中任一项所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，基材杨氏模量值是60gpa至80gpa，以及涂层杨氏模量值是70gpa至400gpa。
实施方式19：如实施方式11-18中任一项所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，涂层杨氏模量值是100gpa至300gpa。
实施方式20：如实施方式11-19中任一项所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，涂层包括选自下组的耐划痕涂层：al2o3、mn、aloxny、si3n4、sioxny、siualvoxny、钻石、钻石状碳、sixcy、sixoycz、zro2、tioxny，及其组合。
实施方式21：如实施方式1-20中任一项所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品包括选自选自下组的基于强化玻璃的基材：层叠玻璃基材、化学强化玻璃基材、热强化玻璃基材，及其组合。
实施方式22：如实施方式1-20中任一项所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材包括可离子交换碱性铝硅酸盐玻璃组合物。
实施方式23：如实施方式22所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，碱性铝硅酸盐玻璃还包含高至10摩尔％的li2o。
实施方式24：如实施方式22所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，碱性铝硅酸盐玻璃包含：4摩尔％或更多的p2o5和0摩尔％至约4摩尔％的b2o3，其中，1.3<[(p2o5+r2o)/m2o3]≤2.3，其中，m2o3＝al2o3+b2o3，以及r2o是碱性铝硅酸盐玻璃中存在的单价阳离子氧化物的总和。
实施方式25：如实施方式22所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，玻璃基本由如下组成构成：40摩尔％至70摩尔％的sio2；11摩尔％至25摩尔％的al2o3；4摩尔％至15摩尔％的p2o5；13摩尔％至25摩尔％的na2o；13摩尔％至30摩尔％的rxo，其中，rxo是玻璃中存在的碱金属氧化物、碱土金属氧化物和过渡金属单价氧化物的总和；11摩尔％至30摩尔％的m2o3，其中，m2o3＝al2o3+b2o3；0摩尔％至1摩尔％的k2o；0摩尔％至4摩尔％的b2o3，以及3摩尔％或更少的以下一种或多种：tio2、mno、nb2o5、moo3、ta2o5、wo3、zro2、y2o3、la2o3、hfo2、cdo、sno2、fe2o3、ceo2、as2o3、sb2o3、cl和br；以及1.3<[(p2o5+r2o)/m2o3]≤2.3，其中，r2o是玻璃中存在的单价阳离子氧化物的总和。
实施方式26：如实施方式25所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，玻璃基本不含锂。
实施方式27：如实施方式1-26中任一项所述的经涂覆的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品选自下组：建筑玻璃基材、车辆玻璃窗、车辆内部玻璃基材、电器玻璃基材、手持式装置玻璃基材和可穿戴装置玻璃基材。
实施方式28：一种消费电子产品，其包括：
包含前表面、背表面和侧表面的外壳；
至少部分提供在所述外壳内的电子组件，所述电子组件至少包括控制器、存储器和显示器，所述显示器提供在所述外壳的前表面处或者与所述外壳的前表面相邻；和
布置在所述显示器上的覆盖玻璃，
其中，外壳或者覆盖玻璃中的一部分的至少一个包括如实施方式1-27中任一项所述的经涂覆的基于玻璃的制品。
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